Fundamentos de HPLC y Control Estadístico de Procesos Químicos

Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC)

Anomalías en los Picos Cromatográficos

• Picos anchos: Sus causas incluyen una columna muy llena, vieja o dañada, cambios de temperatura (T) y aumento de la viscosidad.
• Hombro: Puede indicar la presencia de otros componentes o sustancias similares en polaridad; uno eluiría parcialmente con el otro. También puede deberse a la falta de un gradiente adecuado.
• Picos divididos: Causados por la interacción de las fases: en la fase estacionaria por unión desigual, o por fluctuaciones de flujo en la fase móvil, o problemas del detector.

Fases y Tiempos de Retención

• Fase Reversa: La fase móvil es polar. Condición: fase móvil polar = agua; no polar = hexano.
• Fase Directa: La fase móvil es apolar.
• Tiempo de retención (tr): Intervalo desde la inyección hasta la aparición de la señal.
• Tiempo muerto (tm): Tiempo en que una especie no retenida alcanza el detector.

Eficiencia y Resolución de la Columna

Platos: La eficiencia cromatográfica se define como N = L (longitud) / H (altura).

Platos teóricos: Se calculan mediante la fórmula N = 16(tr / w)^2.

Factor de capacidad: Compara las velocidades relativas en la columna. KA = (tr - tm) / tm = t'r / tm. El factor de capacidad K = 10^(-p/2), donde p es el índice de polaridad.

Resolución (RS): Es la capacidad de separar analitos. RS = 2{(tr)b - (tr)a} / (Wa + Wb). También se define como: RS = {√n / 4} (eficiencia) x {a - 1 / a} (selectividad) x {k / 1 + k} (retención).

Efectos espectrales: Hipso (azul), Bato (rojo), Hipo (más corta), Hiper (nivel mayor).

Estadística Aplicada y Control de Calidad

Pruebas de Hipótesis y Distribuciones

Distribución Z: Z = (x - μ) / σ. Se busca en la tabla, se convierte a percentil y se resta de 100. Para Z muestral: Z = (χ - μo) / (σ / √n).

T-student: Se calcula como |χ - μ (proporcionado por el ejercicio) - x (√n / s)|. Si el t calculado ≤ t de tabla, se acepta la hipótesis nula (Ho).

Fisher: S1^2 / S2^2. Se utiliza N - 1 grados de libertad. Para Ho, se parte de que no hay diferencia; el criterio de aceptación es el mismo que en T-student.

Q-Dixon (Detección de valores anómalos): |valor anómalo - valor más cercano| / |valor más grande - valor más pequeño|.

Capacidad del Proceso (CP y CPK)

CP (Capacidad Potencial): Compara la habilidad o capacidad potencial mediante (LSI - LSE) (bilateral). La fórmula es CP = (LSE - LSI) / 6σ. Para el caso unilateral, el denominador es 3σ.

El índice de CP debe ser ≥ 1,33 para tener potencial de cumplir. Cuando el proceso da un resultado de CP = 1,00 para ±3σ y CP = 1,33 para ±6σ.

Clasificación por Grados:

• Grado 1: CP ≥ 1,33 (Óptimo/Ideal).
• Grado 2: Entre 1 y 1,33 (Controlar el proceso).
• Grado 3: Menor a 1 (Se requiere mejorar el proceso).
• Menor a 0,6: Situación de caos.

El CP mide la capacidad potencial del proceso para saber si puede producir dentro de los límites sin considerar si está centrado. Por otro lado, el CPK considera tanto la dispersión de los datos como la disposición de la media en relación con los límites de especificación; indica qué tan capaz es de generar productos centrados.

Cálculo de CPK: Se toma el menor entre |Zi; Zs| / 3.

1. Calcular Z inf = (x - LIE) / σ.
2. Calcular Z sup = (LSE - X) / σ.
3. Escoger el valor menor y reemplazar en la fórmula.